例谈数轴法在初中化学解题中的应用

摘 要：以实际案例为载体，分析了数轴法在金属活动性顺序、过量问题计算和金属与酸反应计算等知识的实际应用，促进了课堂学习效率的提高.

关键词：数轴法;解题应用;初中化学

中图分类号：G632      文献标识码：A      文章编号：1008-0333（2021）26-0108-02

收稿日期：2021-06-15

作者简介：王鑫彤（1990.4-），女，黑龙江省哈尔滨人，硕士，中小学一级教师，从事初中化学教学研究.[FQ）]

数轴是规定了原点、正方向和长度单位的直线，数轴上的点与实数具有一一对应的关系.当赋予数轴特定的化学意义时，数轴上的点就具有了特殊的化学涵义.在中考一些选择题目的计算中，时间是必须要把控的，如果利用数轴法来进行计算，省时准确率又高，往往起到事半功倍的效果.

一、关于金属活动性顺序的应用

例1 （2017年常州中考）向盛有氯化亚铁和氯化铜混合溶液的烧杯中加入一定量的锌粉，充分反应后，得到固体M和溶液N.下列叙述错误的是（  ）.

A.锌有剩余时，M中一定有Fe、Cu和Zn

B.锌有剩余时，N中一定没有FeCl2和CuCl2

C.锌无剩余时，M中一定有Cu、可能有Fe

D.鋅无剩余时，N中一定有ZnCl2和FeCl2

分析 这是学生在学过了第七章第三节“几种重要的盐”之后进行的有关金属活动性顺序的专题学习.金属与盐的置换反应与金属活动性有关，在整个初三化学中都具有非常重要的地位和作用.根据金属活动性顺序，锌与氯化亚铁和氯化铜都会发生反应，实际上他们的反应是同时发生的.Zn+FeCl2ZnCl2+Fe①和Zn+CuCl2ZnCl2+Cu②，但是如果同时反应，铁和氯化亚铁反应生成的铁会与氯化铜发生置换反应：Fe+CuCl2FeCl2+Cu③，那么从结果上来看：①+③=②，只有锌与氯化铜反应完，才会与氯化亚铁反应，所以从结果上来看，这①②两个反应存在先后，反应先后顺序实质上就是讲哪种物质先会被消耗完，而哪种物质后被消耗完.所以从结果上来看，先发生反应的是Zn+CuCl2ZnCl2+Cu，后发生反应的是Zn+FeCl2ZnCl2+Fe，反应后，从锌的量由少到多来看，可分为表1所列几种情况.

如图1所示，用数轴法来表示，简单清晰明了并且准确率非常高，如果锌有剩余就是第5种情况，M中一定有铜、铁和锌，N中的溶质一定有ZnCl2，一定没有FeCl2和CuCl2，选项AB都是正确的，如果锌无剩余，就是前4种情况，M中一定有铜可能有铁，N中的溶质一定有ZnCl2，可能有CuCl2和FeCl2，选项C正确，选D.

二、关于反应物过量计算的应用

例2 （2018年郴州中考）9g碳与16g氧气在密闭容器中点燃，充分反应，生成CO2的质量是（  ）.

A.11g   B.22g   C.23g   D.32g

分析 首先判断哪种反应物过量，如果碳和氧气恰好完全反应生成二氧化碳时，碳和氧气的质量比为6∶16，通过已知条件可知题目中碳过量3g，根据氧气的质量算出生成二氧化碳的质量为22g，而生成的二氧化碳还会与剩余的3g碳发生反应生成一氧化碳，在这个反应中消耗了11g的二氧化碳，所以最终得到的二氧化碳的质量为11g，选A.如果每次都这样计算，发生的是什么反应，十分耗时，为了方便判断，简化总结，再用一条数轴来表示，很快就会选出正确答案.首先确定两个端点，当碳和氧气恰好完全反应生成二氧化碳时，碳和氧气的质量比为12∶32，当碳和氧气恰好完全反应生成一氧化碳时，碳和氧气的质量比为24∶32，由此可以分为5种情况：

①m（C）∶m（O2）<12∶32，生成物为二氧化碳，氧气剩余;

②m（C）∶m（O2）=12∶32，恰好只生成二氧化碳;

③12/32

④m（C）∶m（O2）=24∶32，恰好只生成一氧化碳;

⑤m（C）∶m（O2）>24∶32，只生成一氧化碳，碳有剩余

如图2所示，根据数轴能迅速判断出题目中属于第三种情况，说明碳是过量的，先后发生碳和氧气生成二氧化碳和碳和二氧化碳生成一氧化碳这两个反应了，然后再通过定量的计算，便会很快确定选项，选择A.

三、关于金属和酸反应的计算

例3 在托盘天平的左右两盘上，各放一只盛有相同质量、相同溶质质量分数的稀硫酸.天平平衡，在左杯中放入m g铁粉，在右杯中放入m g锌粉，充分反应后，两杯中都有金属剩余，此时天平指针（  ）.

A.偏右 B.指在中央 C.偏左 D.无法确定

分析 根据题目的条件，加入铁粉和锌粉的量是相同的，如果按照m g锌粉恰好完全反应消耗的稀硫酸的量为98m g/65，按照m g铁粉恰好完全反应消耗的稀硫酸的量为98m g/56，可以分为以下5种情况：

①m（H2SO4）<98m g/65，稀硫酸的量不足，锌粉和铁粉都有剩余，生成氢气的质量相等;

②m（H2SO4）=98m g/65，锌粉恰好完全反应，铁粉有剩余，生成的氢气质量相等;

③98m g/65

④m（H2SO4）=98m g/56，对于锌粉来讲，稀硫酸过量，对于铁粉来讲，稀硫酸恰好，所以锌粉产生的氢气量小于铁粉的;

⑤m（H2SO4）>98m g/56，锌粉和铁粉量都不足，稀硫酸都是过量的，所以锌粉产生的氢气量小于铁粉的.

画出的数轴如图3所示.

根据题目可知，属于第一种情况，所以反应前所有物质的质量相等，反应后产生的氢气的质量相等，所以天平平衡，选择B.

所以，初中化学教学的工作应该突破学科限制，将其他学科中可以利用的优秀教学方法借鉴过来，优化自己的教学质量，提高自己的教学水平.数轴法正是这一做法的良好体现.通过数轴法的应用，初中化学学习将变得更加简单，一些难点、易混淆点可以更加简单清晰地展现给学生，使学生真正依靠理解来记忆知识点，为日后高中的化学学习打下了坚实的基础.

参考文献：

[1]陆春华.谈如何学好初中化学[J].文理导航（上旬），2012（1）：26.

[2]蔡贤金.简析初中化学教学中数学方法的巧用[J].才智，2009（25）：137-138.

[责任编辑：季春阳]